რა ჯგუფისთვის არის ეს ანტენა?
არ ვიცი, შეამოწმე.
- ᲠᲐ?!?!
როგორ განვსაზღვროთ რა სახის ანტენა გაქვთ ხელში, თუ მასზე მარკირება არ არის? როგორ გავიგოთ რომელი ანტენაა უკეთესი ან უარესი? ეს პრობლემა დიდი ხანია მაწუხებს.
სტატიაში მარტივი სიტყვებით არის აღწერილი ანტენის მახასიათებლების გაზომვის მეთოდი და ანტენის სიხშირის დიაპაზონის განსაზღვრის მეთოდი.
გამოცდილი რადიო ინჟინრებისთვის ეს ინფორმაცია შეიძლება ბანალურად ჩანდეს და გაზომვის ტექნიკა შეიძლება არ იყოს საკმარისად ზუსტი. სტატია განკუთვნილია მათთვის, ვისაც საერთოდ არაფერი ესმის რადიოელექტრონიკაში, როგორც მე.
TL; DR ჩვენ გავზომავთ ანტენების SWR-ს სხვადასხვა სიხშირეზე OSA 103 Mini ინსტრუმენტის და მიმართულების წყვილების გამოყენებით, ნახაზზე SWR სიხშირის მიმართ.
Теория
როდესაც გადამცემი აგზავნის სიგნალს ანტენაზე, ენერგიის ნაწილი გამოსხივდება ჰაერში, ნაწილი კი აირეკლება და უკან ბრუნდება. გამოსხივებულ და ასახულ ენერგიას შორის თანაფარდობა ხასიათდება მუდმივი ტალღის თანაფარდობით (SWR ან SWR). რაც უფრო დაბალია SWR, მით მეტია გადამცემის ენერგია რადიოტალღების სახით. SWR = 1-ზე არ არის არეკვლა (მთელი ენერგია გამოსხივებულია). რეალური ანტენის SWR ყოველთვის 1-ზე მეტია.
თუ თქვენ გაგზავნით სხვადასხვა სიხშირის სიგნალს ანტენაზე და ერთდროულად გაზომავთ SWR-ს, შეგიძლიათ იპოვოთ რა სიხშირით ასახვა იქნება მინიმალური. ეს იქნება ანტენის ოპერაციული დიაპაზონი. თქვენ ასევე შეგიძლიათ შეადაროთ სხვადასხვა ანტენები ერთი და იგივე დიაპაზონისთვის და იპოვოთ რომელია უკეთესი.
გადამცემის სიგნალის ნაწილი აისახება ანტენიდან
გარკვეული სიხშირისთვის შეფასებულ ანტენას, თეორიულად, უნდა ჰქონდეს ყველაზე დაბალი SWR თავის ოპერაციულ სიხშირეებზე. ეს ნიშნავს, რომ საკმარისია ანტენაში გამოსხივება სხვადასხვა სიხშირეზე და იპოვოთ რა სიხშირით არის ასახვა ყველაზე პატარა, ანუ ენერგიის მაქსიმალური რაოდენობა, რომელიც გაფრინდა რადიოტალღების სახით.
სხვადასხვა სიხშირეზე სიგნალის გენერირებისა და არეკვლის გაზომვით, ჩვენ შეგვიძლია გამოვსახოთ x ღერძი სიხშირით და y ღერძი სიგნალის არეკვლით. შედეგად, იქ, სადაც გრაფიკზე არის ჩაძირვა (ანუ სიგნალის ყველაზე მცირე ასახვა), იქნება ანტენის მოქმედების დიაპაზონი.
ასახვის წარმოსახვითი ნაკვეთი სიხშირის წინააღმდეგ. ასახვა არის 100% მთელ დიაპაზონში, გარდა ანტენის მუშაობის სიხშირისა.
მოწყობილობა Osa103 Mini
გაზომვებისთვის გამოვიყენებთ . ეს არის მრავალმხრივი საზომი ინსტრუმენტი, რომელიც აერთიანებს ოსილოსკოპს, სიგნალის გენერატორს, სპექტრის ანალიზატორს, სიხშირეზე პასუხის/ფაზის რეაგირების მრიცხველს, ვექტორული ანტენის ანალიზატორს, LC მეტრს და თუნდაც SDR გადამცემს. ოპერაციული დიაპაზონი OSA103 Mini შემოიფარგლება 100 MHz-ით, OSA-6G მოდული აფართოებს სიხშირის დიაპაზონს სიხშირეზე რეაგირების რეჟიმში 6 გჰც-მდე. მშობლიური პროგრამა ყველა ფუნქციით იწონის 3 მბ-ს, მუშაობს Windows-ის ქვეშ და ღვინის მეშვეობით Linux-ში.
Osa103 Mini არის უნივერსალური საზომი მოწყობილობა რადიომოყვარულებისთვის და ინჟინრებისთვის
მიმართულების დამწყებ
მიმართულების შემწყვილებელი არის მოწყობილობა, რომელიც გადამისამართებს RF სიგნალის მცირე ნაწილს, რომელიც მიემართება კონკრეტული მიმართულებით. ჩვენს შემთხვევაში, მან უნდა განშტოდეს ასახული სიგნალის ნაწილი (რომელიც ანტენიდან მოდის გენერატორამდე), რათა გაზომოს იგი.
მიმართულების დამწყებლის მუშაობის ვიზუალური ახსნა:
მიმართულების დამწყებლის ძირითადი მახასიათებლები:
- ოპერაციული სიხშირეები - სიხშირის დიაპაზონი, რომლის დროსაც ძირითადი ინდიკატორები არ სცილდება ნორმას. ჩემი დაწყვილება განკუთვნილია 1-დან 1000 MHz-მდე სიხშირეებისთვის
- ფილიალი (დაწყვილება) - სიგნალის რა ნაწილი (დეციბელებში) გადამისამართდება, როდესაც ტალღა მიმართულია IN-დან OUT-ზე
- დირექტიულობა - რამდენად ნაკლები სიგნალი იქნება გადამისამართებული, როდესაც სიგნალი მოძრაობს საპირისპირო მიმართულებით OUT-დან IN-ში
ერთი შეხედვით, ეს საკმაოდ დამაბნეველი ჩანს. სიცხადისთვის, წარმოვიდგინოთ ონკანი, როგორც წყლის მილი, შიგნით პატარა გასასვლელით. გადახვევა ხდება ისე, რომ როდესაც წყალი მოძრაობს წინსვლის მიმართულებით (IN-დან OUT-ში), წყლის მნიშვნელოვანი ნაწილი გადამისამართდება. წყლის რაოდენობა, რომელიც გადამისამართებულია ამ მიმართულებით, განისაზღვრება დაწყვილების პარამეტრით წყვილების მონაცემთა ფურცელში.
როდესაც წყალი მოძრაობს საპირისპირო მიმართულებით, გაცილებით ნაკლები წყალი გამოიყოფა. ის უნდა იქნას მიღებული როგორც გვერდითი ეფექტი. წყლის რაოდენობა, რომელიც ამოღებულია ამ მოძრაობის დროს, განისაზღვრება მონაცემთა ფურცელში მოცემული Directivity პარამეტრით. რაც უფრო მცირეა ეს პარამეტრი (რაც უფრო დიდია dB მნიშვნელობა), მით უკეთესი ჩვენი ამოცანის შესასრულებლად.
სქემის დიაგრამა
იმის გამო, რომ ჩვენ გვინდა გავზომოთ ანტენიდან ასახული სიგნალის დონე, ჩვენ ვაკავშირებთ მას დამწყებლის IN-ს, ხოლო გენერატორს OUT-ზე. ამრიგად, ანტენიდან ასახული სიგნალის ნაწილი მიიღებს მიმღებს გაზომვისთვის.
შეეხეთ კავშირის დიაგრამას. ასახული სიგნალი ეგზავნება მიმღებს
გაზომვის დაყენება
მოდით შევიკრიბოთ SWR-ის გაზომვის ინსტალაცია მიკროსქემის მიხედვით. მოწყობილობის გენერატორის გამომავალზე ჩვენ დამატებით ვაყენებთ 15 დბ შესუსტების ატენუატორს. ეს გააუმჯობესებს დამწყებლის შესაბამისობას გენერატორის გამომავალთან და გაზრდის გაზომვის სიზუსტეს. ატენუატორის აღება შესაძლებელია 5..15 დბ შესუსტებით. შესუსტების მნიშვნელობა ავტომატურად გათვალისწინებულია შემდგომი დაკალიბრების დროს.
ატენუატორი აქვეითებს სიგნალს ფიქსირებული რაოდენობის დეციბელით. დამამშვიდებლის მთავარი მახასიათებელია სიგნალის შესუსტების კოეფიციენტი (შემცირება) და ოპერაციული სიხშირის დიაპაზონი. ოპერაციული დიაპაზონის მიღმა სიხშირეებზე, დამამშვიდებლის მახასიათებლები შეიძლება შეიცვალოს არაპროგნოზირებად.
ასე გამოიყურება საბოლოო დაყენება. თქვენ ასევე უნდა გახსოვდეთ შუალედური სიხშირის (IF) სიგნალის გამოყენება OSA-6G მოდულიდან მოწყობილობის მთავარ დაფაზე. ამისათვის ჩვენ ვუერთებთ IF OUTPUT პორტს მთავარ დაფაზე INPUT-თან OSA-6G მოდულზე.
ლეპტოპის გადართვის კვების წყაროდან ჩარევის დონის შესამცირებლად, მე ვასრულებ ყველა გაზომვას, როდესაც ლეპტოპი იკვებება ბატარეიდან.
დაკალიბრება
გაზომვების დაწყებამდე აუცილებელია დარწმუნდეთ, რომ მოწყობილობის ყველა კომპონენტი კარგ მდგომარეობაშია და კაბელების ხარისხია, ამისთვის გენერატორს და მიმღებს ვაკავშირებთ პირდაპირ კაბელთან, ჩავრთავთ გენერატორს და გავზომავთ სიხშირის პასუხს. ჩვენ ვიღებთ თითქმის ბრტყელ გრაფიკს 0dB-ზე. ეს ნიშნავს, რომ მთელი სიხშირის დიაპაზონში, გენერატორის მთელი გამოსხივებული სიმძლავრე მიაღწია მიმღებს.
გენერატორის პირდაპირ მიმღებთან დაკავშირება
წრეს დავუმატოთ ატენუატორი. თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ თითქმის თანაბარი სიგნალის შესუსტება 15 დბ მთელ დიაპაზონში.
გენერატორის დაკავშირება მიმღებთან 15dB ატენუატორის მეშვეობით
შეაერთეთ გენერატორი დამწყებლის OUT კონექტორთან, ხოლო მიმღები დაწყვილების CPL-ზე. იმის გამო, რომ არ არის ჩართული IN პორტთან დაკავშირებული დატვირთვა, მთელი გენერირებული სიგნალი უნდა აისახოს და მისი ნაწილი უნდა განშტოდეს მიმღებზე. ჩვენი დაწყვილების მონაცემთა ფურცლის მიხედვით (), დაწყვილების პარამეტრი არის ~15db, რაც ნიშნავს, რომ ჩვენ უნდა დავინახოთ ჰორიზონტალური ხაზი დაახლოებით -30 dB (დაწყვილება + ატენუატორის შესუსტება). მაგრამ ვინაიდან დამწყებლის ოპერაციული დიაპაზონი შემოიფარგლება 1 გჰც-ით, ამ სიხშირის ზემოთ ყველა გაზომვა შეიძლება ჩაითვალოს უაზროდ. ეს აშკარად ჩანს გრაფიკზე, 1 გჰც-ის შემდეგ წაკითხვები ქაოტურია და აზრი არ აქვს. ამიტომ, ჩვენ განვახორციელებთ ყველა შემდგომ გაზომვას დამწყებლის ოპერაციულ დიაპაზონში.
შეეხეთ კავშირს დატვირთვის გარეშე. ჩანს დამწყებლის მოქმედების დიაპაზონის ზღვარი.
ვინაიდან 1 გჰც-ზე ზემოთ გაზომვის მონაცემებს, ჩვენს შემთხვევაში, აზრი არ აქვს, ჩვენ შევზღუდავთ გენერატორის მაქსიმალურ სიხშირეს დაწყვილების სამუშაო მნიშვნელობებს. გაზომვისას ვიღებთ სწორ ხაზს.
გენერატორის დიაპაზონის შეზღუდვა დამწყებლის მუშაობის დიაპაზონში
იმისათვის, რომ ვიზუალურად გავზომოთ ანტენების SWR, ჩვენ უნდა დავაკალიბროთ, რომ ავიღოთ მიმდინარე მიკროსქემის პარამეტრები (100% ასახვა), როგორც საცნობარო წერტილი, ანუ ნულოვანი dB. ამისათვის OSA103 Mini-ს აქვს ჩაშენებული კალიბრაციის ფუნქცია. კალიბრაცია ხორციელდება დაკავშირებული ანტენის გარეშე (დატვირთვა), კალიბრაციის მონაცემები იწერება ფაილში და შემდეგ ავტომატურად მხედველობაში მიიღება გრაფიკების შედგენისას.
სიხშირეზე პასუხის დაკალიბრების ფუნქცია OSA103 Mini-ში
კალიბრაციის შედეგების გამოყენებით და გაზომვების გარეშე დატვირთვის გარეშე, ვიღებთ ბრტყელ გრაფიკს 0dB-ზე.
გრაფიკი კალიბრაციის შემდეგ
ჩვენ ვზომავთ ანტენებს
ახლა თქვენ შეგიძლიათ დაიწყოთ ანტენების გაზომვა. კალიბრაციის საშუალებით ჩვენ დავინახავთ და გავზომავთ ასახვის შემცირებას ანტენის მიერთების შემდეგ.
ანტენა Aliexpress-დან 433 MHz
ანტენა მონიშნულია 443 MHz. ჩანს, რომ ანტენა ყველაზე ეფექტურად მუშაობს 446 MHz დიაპაზონზე, ამ სიხშირეზე SWR არის 1.16. ამავდროულად, დეკლარირებული სიხშირით, შესრულება მნიშვნელოვნად უარესია, 433 MHz SWR 4,2.
უცნობი ანტენა 1
ანტენა მოხსნილია. გრაფიკის მიხედვით თუ ვიმსჯელებთ, ის გათვლილია 800 MHz-ზე, სავარაუდოდ GSM დიაპაზონისთვის. სამართლიანი რომ ვიყოთ, ეს ანტენაც მუშაობს 1800 MHz სიხშირეზე, მაგრამ დაწყვილების შეზღუდვების გამო, ამ სიხშირეებზე სწორ გაზომვებს ვერ ვაკეთებ.
უცნობი ანტენა 2
კიდევ ერთი ანტენა, რომელიც დიდი ხანია ჩემს ყუთებში დევს. როგორც ჩანს, ასევე GSM ჯგუფისთვის, მაგრამ უკეთესი ვიდრე წინა. 764 MHz სიხშირეზე SWR ახლოსაა ერთიანობასთან, 900 MHz-ზე SWR არის 1.4.
უცნობი ანტენა 3
როგორც ჩანს, Wi-Fi ანტენა, მაგრამ რატომღაც კონექტორი არის SMA-Male, და არა RP-SMA, როგორც ყველა Wi-Fi ანტენა. თუ ვიმსჯელებთ გაზომვების მიხედვით, 1 MHz-მდე სიხშირეზე, ეს ანტენა უსარგებლოა. ისევ და ისევ, დაწყვილების შეზღუდვების გამო, ჩვენ არ ვიცით, რა სახის ანტენაა.
ტელესკოპური ანტენა
შევეცადოთ გამოვთვალოთ რამდენი გჭირდებათ ტელესკოპური ანტენის გასაგრძელებლად 433 MHz დიაპაზონისთვის. ტალღის სიგრძის გამოთვლის ფორმულა: λ = C/f, სადაც C არის სინათლის სიჩქარე, f არის სიხშირე.
299.792.458 / 443.000.000 = 0.69719176279
სრული ტალღის სიგრძე - 69,24 სმ
ნახევარი ტალღის სიგრძე - 34,62 სმ
მეოთხედი ტალღის სიგრძე - 17,31 სმ
ამ გზით გამოთვლილი ანტენა აბსოლუტურად უსარგებლო აღმოჩნდა. 433 MHz სიხშირეზე, SWR მნიშვნელობა არის 11.
ანტენის ექსპერიმენტული გაფართოებით მოვახერხე მინიმალური SWR 2.8 ანტენის სიგრძე დაახლოებით 50 სმ. აღმოჩნდა, რომ სექციების სისქეს დიდი მნიშვნელობა აქვს. ანუ, როდესაც მხოლოდ თხელი ბოლო სექციები იყო დაგრძელებული, შედეგი უკეთესი იყო, ვიდრე მხოლოდ სქელი სექციები იმავე სიგრძეზე. არ ვიცი, კიდევ რამდენს უნდა დაეყრდნოთ ამ გამოთვლებს ტელესკოპური ანტენის სიგრძეზე, რადგან პრაქტიკაში ისინი არ მუშაობს. შეიძლება სხვა ანტენებთან ან სიხშირეებთან სხვანაირად მუშაობს, არ ვიცი.
მავთულის ნაწილი 433 MHz-ზე
ხშირად სხვადასხვა მოწყობილობებში, როგორიცაა რადიო გადამრთველები, შეგიძლიათ იხილოთ სწორი მავთულის ნაჭერი, როგორც ანტენა. მე გავწყვიტე მავთულის ნაჭერი მეოთხედი ტალღის სიგრძისა 433 MHz (17,3 სმ) და დავაკონკრეტე ბოლო ისე, რომ მჭიდროდ მოთავსდეს SMA Female კონექტორში.
შედეგი უცნაური აღმოჩნდა: ასეთი მავთული კარგად მუშაობს 360 MHz-ზე, მაგრამ უსარგებლოა 433 MHz-ზე.
ბოლოდან მავთულის ნაწილ-ნაწილ მოჭრა დავიწყე და წაკითხულებს ვათვალიერებდი. დიაგრამაზე კლებამ ნელ-ნელა გადაინაცვლა მარჯვნივ, 433 MHz-მდე. შედეგად, მავთულის სიგრძეზე დაახლოებით 15,5 სმ, მე მოვახერხე ყველაზე დაბალი SWR მნიშვნელობის 1.8-ის მიღება 438 MHz სიხშირით. კაბელის შემდგომმა შემცირებამ გამოიწვია SWR-ის ზრდა.
დასკვნა
დაწყვილების შეზღუდვების გამო, შეუძლებელი იყო ანტენების გაზომვა 1 გჰც-ზე ზემოთ ზოლებზე, როგორიცაა Wi-Fi ანტენები. ეს შეიძლება გაკეთდეს, თუ მე მქონდა უფრო ფართო შემაერთებელი.
დაწყვილება, დამაკავშირებელი კაბელები, მოწყობილობა და ლეპტოპიც კი წარმოქმნილი ანტენის სისტემის ნაწილებია. მათი გეომეტრია, პოზიცია სივრცეში და მიმდებარე ობიექტები გავლენას ახდენს გაზომვის შედეგზე. რეალურ რადიოსადგურზე ან მოდემზე დაყენების შემდეგ, სიხშირე შეიძლება გადაინაცვლოს, რადგან. რადიოსადგურის სხეული, მოდემი, ოპერატორის სხეული გახდება ანტენის ნაწილი.
OSA103 Mini არის ძალიან მაგარი მრავალფუნქციური მოწყობილობა. მადლობას ვუხდი მის დეველოპერს გაზომვების დროს რჩევისთვის.
წყარო: www.habr.com